食品微生物学

1食品微生物学教案主讲：孙力军孙德坤安徽科技学院工学院食品科学与工程教研室2绪论教学目标：了解食品微生物的研究对象及发展史以及食品微生物学在我国的发展状况前景，对食品微生物学整体有一个大致了解。激发同学的学习兴趣。教学难点：微生物学的发展史。教学重点：（1）、微生物的特点（2）、微生物的发展史（3）、我国食品微生物工业的发展状况教学方法：重点讲授参考书目：（1）、江汉湖主编：《食品微生物学》，中国农业出版社，2002；（2）、无锡轻工学院合编：《食品微生物学》，轻工出版社，1988；（3）、张文治主编：《食品微生物学》，中国轻工出版社，1995；（4）、武汉大学主编：《微生物学》，高等教育出版社，1996第二版；（5）、杨洁彬等编：《食品微生物学》，北京农业大学出版社，1995；第一节微生物与食品微生物学一、微生物学的研究对象（一）、微生物和微生物学1、什么是微生物非细胞生物——病毒、噬菌体生物原核生物细胞生物低等动植物真核生物真菌类高等动植物原生动物藻类低等藻类高等藻类以上除了高等动植物，高等藻类以外都属于微生物范畴也有人把原生动物和藻类排除在外。微生物不是生物分类学中的名词，而是所有小生物的统称。2、什么是微生物学？微生物学就是研究以上这些微生物的形态结构、生长繁殖、遗传、变异、3生理生化等特征以及微生物在自然界中的分布、作用和与人类及其他生物相互关系的一门学科，通过对各种微生物的研究，达到利用、控制改造它们、使其为人类造福的目的。（二）、微生物的一般特点1、个体微小、结构简单微生物大小往往以微米来计，仅有十分之一至几个微米，只能用显微镜才能观察到。结构简单，往往是一个单细胞结构，仅有细胞膜、细胞核等结构。2、种类多、分布广据统计，以发现的微生物种类多达十万种以上。由于不同的微生物种类的特点及代谢以及环境条件的要求和适应等都有不同，因而能广泛分布于自然界。在土壤、大气、水中、各种物品上、人和动植物的体内外都有微生物的存在。甚至在高空、深海、矿层、沙漠和冰雪等地方都有微生物的存在。可以说：微生物“无处不在，无时不有”。3、繁殖快由于微生物的个体很小，其表面积和体积比值很大。因此，它们能够在有机体与外界环境之间迅速交换营养物质和代谢产物。微生物的代谢强度比高等动物的代谢强度大几千倍至几万倍。其繁殖速度快是高等动物不能与之相比的，如大肠杆菌在适宜条件下，20min就可繁殖一代，24h可繁殖72代。即由一个菌体在一昼夜中可繁殖成47×1022个菌体。4、易于变异由于微生物表面积和体积的比值很大，与外界环境的接触面大，因而受环境的影响也大。一旦环境条件发生变化，不适于微生物的生长时，很多微生物的个体死亡。但是也有些个体发生变异并能存活下来。人们常常利用微生物的这一特点，根据工作需要，用人工诱变的方法，给予不适宜微生物正常生长的环境条件，是其遗传发生变异，从变异的菌株中筛选优良菌种。5、易于培养微生物生长需要的条件大都非常简单。有的仅需要阳光和部分无机盐即能生长，大多数在自然环境条件下即可生长。食品工业中所用的微生物仅需要农产品如玉米、豆粕，即可生长和大量繁殖，且生长时间较短。可以不受环境条件的限制，大量生产微生物。以上几个特性决定了微生物在许多领域可以运用，且具有其他动植物无可4比拟的优势。二、微生物学的任务自然界广泛在的这些微生物与人类的关系非常密切。少数微生物是人和动物的病原菌，给人类带来灾害。但大多数微生物对人类是无害的，或者是有益的，甚至是人类生产和生活中不可缺少的。微生物学就是微生物的特性及与人类的关系，达到利用、控制、改造，使其为人类造福。第二节微生物学的发展微生物学的发展分为四个阶段：1、生物发现以前的感性认识阶段2、物学的形态学发展阶段3、微生物学的生理学发展阶段4、微生物学的分子生物学发展阶段一、感性认识阶段人们利用微生物以有数千年的历史，早在公元前4000-3000年，埃及人已熟悉葡萄酒、啤酒、醋的酿造方法。另外一些微生物加工方法，如亚麻的浸沤也是相当古老的，在三、四千年以前已经达到技艺高超的程度。利用微生物制造乳制品，如干酪、各种酸奶饮料、酸乳酪，大概可以追溯到新石器时代，由狩猎转变为农业的那个变革时期。在新石器时代早期，当人们年连丰收，食物足够且有剩余时，看来就开始用各种方式保藏食品，这些方法有干燥、腌渍以及浓糖液中浸泡使之脱水等。尽管这些技术人们已很熟悉,但在当时,对其原理却不得而知。仅是一种感性认识，在显微镜未发明之前，他们无法知道或证明微生物的存在。二、形态学发展阶段1675年，荷兰科学家列文虎克（Leeuwenhock）发明了显微镜，能放大200-300倍。他利用自制的显微镜观察了污水、牙垢、腐败有机物等，直接看到了微小生物，并作了相当正确地描述。他绘制的图现在还保存着，并且仍可很清楚地辨别杆菌，链球菌和其他独特的形态，观察时期持续近两百年。这一时期微生物学无多大进展。三、生理学阶段直到19世纪60年代，欧洲一些国家中占重要经济地位的酿酒工业和蚕桑业发生了酒变质和蚕病危害等问题，进一步推动了对微生物的研究，促进了卫5生学的兴起。其中法国人巴斯德（Pasteur）与德国人柯赫（Koch）起了积极的作用。巴斯德的主要成就是：（1）、否定了自然发生学说；（2）、证明发酵是微生物引起的；（3）、巴斯德消毒法；（4）、证实传染病是由病原微生物引起的，并提出接种疫苗的方法预防传染病。柯赫（Koch）发明了细菌纯培养技术、染色、分离等以及对病原菌的研究。四、现代微生物的发展现代技术的发展，促进了微生物学的发展。1929年弗莱明发现了青霉素——抗菌工业的兴起——发酵工业的兴起。30年代电子显微镜的问世——病毒学得以大发展。基因工程：是人们可以按照需要去定向改造和创建新的微生物类型和获得新的新型微生物产品成为可能。第三节我国食品微生物学的发展和任务一、我国食品微生物学及食品工业的发展我国食品微生物学总体来说发展比较迟，基本上属于一门新的学科。在我国，大约近20年的时间发展较迅速，许多学校先后开设了本门课程，但比其他老学科来说，体系还不够完善。我国近20年来，与微生物有关的食品工业发展迅速，下面就微生物工业在我国涉及到的11个方面加以介绍：1、酒精生产及酿酒工业（酒类包括白酒、葡萄酒、啤酒等；酒精包括医用、食用、工业酒精）2、发酵食品工业（包括酱油、豆酱、面包、乳品工业上的应用：干酪、酸奶、酸乳酪，食醋、腌菜等）3、抗生素及干扰素工业,81个品种。4、有机酸发酵工业（如柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸、乳酸、醋酸、异康酸等）。5、氨基酸发酵工业（我国98%为味精），世界120万吨，我国65万吨6（98年）。6、酶制剂工业（80%为糖化酶，24万吨）。7、维生素（如Vc，6000T）。8、核苷酸（鲜味物质）。9、菌体蛋白制造工业。10、微生物环境净化。11、其他（如疫苗、冶金、肥料、沼气、饲料的处理，微生态制剂等）。二、食品微生物学的任务1、食品微生物学：是研究与食品有关的微生物的特性，微生物与食品的相互关系及其生态条件的科学。一般来说，微生物既可以在食品制造中起有益作用，又可以通过食品给人类带来危害。2、微生物在食品中的应用有三种方式（1）、微生物菌体的应用：食用菌就是受人们欢迎的食品，乳酸菌可引起蔬菜和乳类及其它多种食品的发酵，所以，人们在食用酸牛奶和酸泡菜时也食用了大量的乳酸菌；单细胞蛋白就是微生物体中获得的蛋白质，也是人们对微生物菌体的利用。（2）、微生物代谢产物的应用：如酒类、食醋、氨基酸、有机酸、维生素等。（3）、微生物酶的应用：如豆腐乳、酱油等。3、总之，食品微生物学的任务在于研究有益微生物在食品中的应用，为人类提供有益与健康、营养丰富的食品，并避免在食品制造、流通和保藏中有害微生物的污染，防止食品腐败和产毒，保证食品的安全性。食品微生物学是一门综合性的学科，涉及面广，它又是食品发酵工艺学的基础，学好本门课非常重要。为了学好本门课程，必须很好地掌握微生物学的基本知识和操作技能；了解微生物与原料、工艺、环境的关系和控制有害微生物活动的方法。同学们，二十一世纪是生物技术的世纪，而生物技术又以微生物学技术首当其冲。相信同学通过本门课的学习，能对微生物学的知识和技能有一个大的提高，为你们的就业提供较强的支持与帮助。7思考题1、什么是微生物？其分类地位如何？2、微生物的一般特性是什么？3、微生物学的发展史分为哪几个阶段？4、微生物学的发展史上有哪几个代表人物？5、我国微生物工业涉及哪几个方面？发展状况如何？6、食品微生物学的定义是什么？7、微生物在食品中的应用有哪几种方式？8、食品微生物学的任务是什么？授课小结本节课，我们讲授了（1）、微生物及微生物学的概念（2）、微生物学的一般特性（3）、微生物的发展史（4）、微生物在食品中的应用范围及方式（5）、食品微生物学的任务通过学习，对微生物学的概况应有一个总体了解。8第一章原核微生物的形态、结构与功能教学目标：通过本章学习，对细菌、放线菌的大小、形态、结构、特性及分类有一个全面的了解。教学难点：细菌细胞壁的结构及分类。教学重点：细菌细胞的结构。教学方法：（1）、讲授结合挂图；（2）、布置思考题，让同学找答案，然后重点讲解。讲课学时数3参考书目：（1）、江汉湖主编：《食品微生物学》，中国农业出版社，2002；（2）、杨洁彬等编：《食品微生物学》，北京农业大学出版社，1995；（3）、无锡轻工学院合编：《食品微生物学》，轻工出版社，1988；（4）、张文治主编：《食品微生物学》，中国轻工出版社，1995；（5）、武汉大学主编：《微生物学》，高等教育出版社，1996第二版；（6）、周德庆主编：《微生物学》，复旦大学出版社，1998。简单介绍原核生物和真核生物的区别1、原核生物细胞有明显的核区，核区只有一条染色体。真核细胞内有明显的核，称为真核，外有核膜，有多条染色体。2、原核细胞有中间体，真核细胞无中间体。3、原核细胞一般较小，真核细胞较大。（详见课本P7表1-1）第一节细菌一、细菌个体形态和大小一、细菌个体形态球菌：单球、双球、链球、四联、八叠、葡萄球菌细菌杆菌：长杆菌、短杆菌、球杆菌、棒杆菌、链杆菌螺旋菌：弧菌、螺旋菌需要强调的是以上形态不是固定不变的。一种细菌在不同的环境下，形态是不同的。例如，其形态与培养温度、培养基的成分与浓度、培养时间有关。各种细菌在幼龄时和适宜的环境条件下表现出正常的形态。当培养条件变9化或菌体变老时，常常引起形态的改变，尤其是杆菌。有时菌体显著伸长呈丝状、分枝状或呈膨大状，这种不整齐的形态称之为异常形态。（二）、细菌个体大小细菌的个体很小，须用显微镜放大数百倍后，才能看见。一般以微米作为长度单位。人肉眼可见到十分之一毫米以上大小的东西，二细菌只有几个微米，故肉眼不可见。由于细菌形态和大小在环境条件改变时也发生改变，故观察细菌大小和形态时，应选用在适宜的培养基上，经过18-24小时培养的幼龄菌体为宜。二、细菌细胞的结构细菌的基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质及细胞核。特殊结构有：荚膜、鞭毛和芽孢。（见课本图1-6）三、细菌的繁殖细菌从自然环境或培养基中获得能量和营养物质，经代谢转化后形成新的细胞物质，菌体随之形成，最后由一个母细胞产生两个或两个以上子细胞的过程称为繁殖。细菌繁殖主要是以无性繁殖为主，其中以裂殖方式为主要形式。细菌分裂过程可以分为细胞核及细胞质分裂、横隔壁形成和子细胞分离三个过程。少数细菌可进行芽殖，如生芽杆菌（Blastobacter）、生丝微菌属（Hyphomicrobium）。四、细菌的培养特征细菌的培养特征是指细菌在培养基上所表现的群体形态和生长情况。它是细菌分类鉴定的依据。主要包括以下三个方面。（一）、细菌的菌落特征将单个细菌细胞接种到适宜的培养基中，在适宜的条件下细菌迅速生长繁殖，经过一定时间后，由于细胞生长受到各种因素的限制，因而可在培养基表面或里面聚集形成一个肉眼可见的，具有一定形态的子细胞群体，称之为菌落（colony）；而由多个同种细胞密集接种长成的子细胞群体则称为菌苔（lawn）。各种细菌在一定条件下形